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M. VERHILLE — Physique-Chimie · 4ème
atmosphere terrestre ISS lune
Objectifs et compétences
Repères du programme de cycle 4 (BO 2020) :
Décrire la constitution et les états de la matière
Distinguer corps pur et mélange
Compétences du socle :
D1.3 : Utiliser les langages scientifiques (formules chimiques)
D4 : Systèmes naturels et techniques
À la fin de ce chapitre, l'élève sait :
1. L'atmosphère de notre Terre
L’atmosphère terrestre est l’enveloppe de gaz qui entoure la Terre. Elle se raréfie progressivement avec l’altitude et se prolonge bien au-delà de 100 km. Cette altitude est une limite conventionnelle de l’espace (ligne de Kármán), pas le sommet de l’atmosphère.
Rôle de l'atmosphère
Notre atmosphère protège la planète :
de nombreux petits météoroïdes, qui peuvent être freinés et se désagréger dans l’atmosphère ; certains fragments atteignent toutefois le sol
du rayonnement solaire dangereux (UV, rayons X…)
Exemple local : À La Réunion, l'atmosphère tropicale est particulièrement humide. Pendant la saison cyclonique (novembre à avril), la composition de l'air peut varier localement avec une concentration plus élevée en vapeur d'eau et en aérosols marins.
2. Composition de l'atmosphère terrestre
L'air n'est pas un corps pur — c'est un mélange de plusieurs gaz :
Gaz
Formule
Proportion
Diazote
N₂
78 %
Dioxygène
O₂
21 %
Gaz nobles (argon…)
—
0,93 %
Dioxyde de carbone
CO₂
environ 0,04 % (valeur arrondie, variable avec le temps)
À retenir : l'air est composé d'environ 4/5 de diazote et 1/5 de dioxygène.
3. Représentation des molécules
Diazote N₂
2 atomes d'azote liés
Représenté par 2 sphères bleues
78 % ≈ 4 molécules sur 5 dans l'air
Dioxygène O₂
2 atomes d'oxygène liés
Représenté par 2 sphères rouges
21 % ≈ 1 molécule sur 5 dans l'air
Modèle de bouteille d'air
Bouteille
N₂
O₂
Total
5 molécules
4 (bleues)
1 (rouge)
5
20 molécules (×4)
16 (bleues)
4 (rouges)
20
Bilan — Ce qu'il faut retenir
L’atmosphère est une enveloppe gazeuse qui se raréfie progressivement ; 100 km est une limite conventionnelle de l’espace
Les molécules de l'air sont principalement diatomiques (N₂, O₂)
Les proportions du tableau concernent l’air sec. Les couleurs des modèles moléculaires sont une convention : azote bleu, oxygène rouge. Les atomes ne possèdent pas ces couleurs à l’échelle du modèle.
Erreurs fréquentes à éviter
Confondre corps pur et mélange : l'air n'est PAS un corps pur, c'est un mélange de gaz (N₂, O₂, CO₂, etc.). Un corps pur ne contient qu'une seule espèce chimique (ex : eau distillée)
Dire que l'air est un corps pur : l'air contient au moins 4 gaz différents — c'est donc un mélange
Oublier les gaz nobles dans la composition : argon (0,93 %), CO₂ (environ 0,04 %) et autres gaz traces font partie de l'atmosphère, même s'ils représentent moins de 1 %
Différenciation
Remédiation : à partir d'un diagramme circulaire de la composition de l'air, colorier les parts correspondant à chaque gaz et écrire leur proportion. Classer ensuite une liste de substances en "corps pur" ou "mélange"
Approfondissement : rechercher comment la composition de l'atmosphère a évolué depuis la formation de la Terre (atmosphère primitive vs actuelle) et présenter les résultats sous forme de frise chronologique
Documents pour le QCM d’entraînement
Le QCM associé est un entraînement documentaire, pas un contrôle des seuls pourcentages de l’air. Les informations suivantes servent aussi aux chapitres sur les gaz et les molécules.
La troposphère est la couche basse où se produit l’essentiel de la météo. Son épaisseur varie selon la latitude et la saison ; 12 km est un ordre de grandeur, pas une frontière partout identique.
Dans la stratosphère, l’ozone O₃ absorbe une partie des ultraviolets solaires. Une molécule O₃ contient trois atomes d’oxygène.
La température de l’air diminue en moyenne d’environ 6 à 7 °C par kilomètre dans la troposphère. Ce gradient moyen n’est pas le gradient adiabatique sec ; des inversions locales existent.
La pression atmosphérique est une force par unité de surface, liée au poids de l’air au-dessus. Elle diminue généralement avec l’altitude. Dans l’air sec bien mélangé de la troposphère, les proportions de N₂ et O₂ restent approximativement les mêmes.
Un anticyclone est une zone de haute pression ; le temps est souvent stable, mais des nuages bas ou du brouillard sont possibles. Une dépression est une zone de basse pression.
Un cyclone tropical peut être alimenté par les transferts d’énergie de l’océan chaud et la condensation de la vapeur d’eau. Dans l’hémisphère sud, ses vents tournent globalement dans le sens horaire, vus du dessus.
Un véhicule électrique n’émet pas de gaz d’échappement à l’usage, mais l’usure des pneus, des freins et de la chaussée produit encore des particules. L’électricité et la fabrication ont aussi un bilan environnemental.
